Глухова Л.А. Технологии разработки программного обеспечения

Подождите немного. Документ загружается.

121

USED AT: AUTHOR: Бахтизин,Глухова DATE:

REV:PROJECT: Лабораторная работа

04.06.02

18.06.02

NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

WORKING

DRAFT

RECOMMENDED

PUBLICATION

READER DATE CONTEXT:

A-0

NODE: TITLE: NUMBER:Выполнение лабораторной работы

(БГ002) БГ003

Изучение

теории

Ответы на

контрольные

вопросы

Выполнение

индивидуального

задания

Написание

отчета

Защита

лабораторной

работы

M2 M1

Прочитанная

теория

Методическое

пособие по

выполнению

работы

Неверно

оформленный

отчет

Зачет

Студент

Преподаватель

Изученная

теория

Выполненное

задание

Отчет

Теория

Контрольные

вопросы

Индивидуальное

задание

Содержание

отчета

Недостаточные знания

Незачет

Неверно

выполненное

задание

Лаборант

Рисунок 5.2–Стандартный IDEF0-бланк и IDEF0-диаграмма, содержащая основные этапы процесса выполнения

лабораторной работы

122

Таким образом, дуги определяют, как блоки влияют друг на друга. Это

влияние может выражаться либо в передаче выходной информации к другой

функции для дальнейшего преобразования, либо в выработке управляющей

информации, предписывающей, что именно должна выполнить другая

функция.

Следовательно, IDEF0-диаграммы являются предписывающими

диаграммами, представляющими входные-выходные преобразования и

указывающими правила этих преобразований.

В методологии IDEF0 используется пять типов взаимосвязей между

блоками для описания их отношений: управление, вход, обратная связь по

управлению, обратная связь по входу, выход-механизм [18].

Отношение управления возникает тогда, когда выход одного блока

непосредственно влияет на работу блока с меньшим доминированием.

Отношение входа возникает тогда, когда выход одного блока становится

входом для блока с меньшим доминированием.

Обратные связи по управлению и по входу представляют собой итерацию

или рекурсию.

Обратная связь по управлению возникает тогда, когда выход некоторого

блока влияет на работу блока с большим доминированием.

Обратная связь по входу имеет место тогда, когда выход одного блока

становится входом другого блока с большим доминированием.

Связь "выход-механизм" встречается нечасто и отражает ситуацию, при

которой выход одной функции становится средством достижения цели для

другой функции. Данная связь характерна при распределении источников

ресурсов (например, физическое пространство, оборудование, финансирование,

материалы, инструменты, обученный персонал и т.п.).

Дуга в IDEF0 редко изображает один объект. Обычно она символизирует

набор объектов. Поэтому дуги могут разъединяться и соединяться.

Разветвления дуг обозначают, что все содержимое дуг или его часть

может появиться в каждом ответвлении дуги. Дуга всегда помечается до

разветвления, чтобы дать название всему набору. Каждая ветвь дуги может

быть помечена или не помечена в соответствии со следующими правилами:

– непомеченные ветви содержат все объекты, указанные в метке дуги

перед разветвлением;

– каждая метка ветви указывает, что именно содержит ветвь.

При слиянии дуг результирующая дуга всегда помечается для указания

нового набора объектов, возникшего после объединения. Каждая ветвь перед

слиянием помечается или нет в соответствии со следующими правилами:

– непомеченные ветви содержат все объекты, указанные в общей метке

дуги после слияния;

– метка ветви указывает, что конкретно содержит ветвь.

Разветвления дуг и их соединения – это синтаксис, который позволяет

описывать декомпозицию (разделение на структурные части) содержимого дуг.

123

Разветвляющиеся и соединяющиеся дуги отражают иерархию объектов,

представленных этими дугами. Из отдельной диаграммы редко можно понять

полную иерархию дуги. Для этого требуется чтение большей части модели.

Поэтому методология IDEF0 предусматривает дополнительное описание

полной иерархии объектов системы посредством формирования глоссария для

каждой диаграммы модели и объединения этих глоссариев в Словарь данных.

Таким образом, Словарь данных – это основное хранилище полной иерархии

объектов системы.

Для систематизации информации о диаграммах и модели в целом

используется стандартный IDEF0-бланк (см. рисунок 5.2). Каждое поле бланка

имеет конкретное назначение и заполняется по определенным правилам.

Основные из этих полей будут описаны ниже.

При создании IDEF0-модели одна и та же диаграмма может

перечерчиваться несколько раз, что приводит к появлению различных ее

вариантов. Чтобы различать их, в методологии SADT используется схема

контроля конфигурации диаграмм, основанная на хронологических номерах,

или C-номерах. C-номерные коды образуются из инициалов автора (авторов) и

последовательных номеров. Эти коды записываются в нижнем правом углу

IDEF0-бланка (БГ003, см. рисунок 5.2).

Если диаграмма заменяет более старый вариант, предыдущий C-номер

помещается в скобках (например, БГ002, см. рисунок 5.2). Каждый автор

проекта IDEF0 ведет реестр (список) всех созданных им диаграмм, нумеруя их

последовательными целыми числами. Для этого используется специальный

бланк реестра C-номеров IDEF0.

Таким образом, можно выделить следующие основные положения из

изложенных в данном пункте.

Основой IDEF0-диаграмм является блок. Каждая сторона блока имеет

определенное назначение (вход, управление, выход, механизм). IDEF0-

диаграмма содержит 3 - 6 блоков, связанных дугами, и может иметь несколько

версий. Чтобы различить данные версии, используются C-номера. Блоки на

диаграмме представляют функции моделируемой системы, дуги - множество

различных объектов системы. Блоки изображаются на диаграмме в

соответствии с порядком их доминирования. Дуги могут разветвляться и

объединяться различными способами.

5.2.4. Синтаксис моделей

Диаграммы, собранные и связанные вместе, представляют собой IDEF0-

модель проектируемой или анализируемой системы. В методологии IDEF0

дополнительно к правилам синтаксиса диаграмм существуют правила

синтаксиса моделей. Синтаксис IDEF0-моделей позволяет автору проекта

определить границу модели, связать диаграммы в одно целое и обеспечить

точное согласование между диаграммами.

124

IDEF0-модель – это иерархически организованная совокупность

диаграмм. Диаграмма содержит 3 - 6 блоков. Каждый из блоков потенциально

может быть детализирован на другой диаграмме. Разделение блока на его

структурные части (блоки и дуги) называется декомпозицией.

Декомпозиция формирует границы, то есть блок и касающиеся его дуги

определяют точную границу диаграммы, представляющей декомпозицию этого

блока. Эта диаграмма называется диаграммой-потомком. Декомпозируемый

блок называется родительским блоком, а содержащая его диаграмма –

родительской диаграммой. Название диаграммы-потомка совпадает с

функцией родительского блока.

Таким образом, IDEF0-диаграмма является декомпозиций некоторой

ограниченной функции (субъекта). Принцип ограничения субъекта встречается

на каждом уровне.

Один блок и несколько дуг на самом верхнем уровне используются для

определения границы всей системы. Этот блок описывает общую функцию,

выполняемую системой. Дуги, касающиеся этого блока, описывают главные

управления, входы, выходы и механизмы этой системы. Диаграмма, состоящая

из одного блока и его дуг, определяющая границу системы, называется

контекстной диаграммой модели. Все, что лежит внутри блока, является

частью описываемой системы, а все, лежащее вне его, образует среду системы.

Рисунок 5.3 представляет контекстную диаграмму процесса выполнения

лабораторной работы.

Общая функция модели записывается на контекстной диаграмме в виде

названия блока (для рассматриваемого процесса – выполнение лабораторной

работы). Блок самого верхнего уровня модели всегда нумеруется нулем.

С контекстной диаграммой связывается цель модели и точка зрения.

Декомпозицией контекстной диаграммы (ее диаграммой-потомком)

является диаграмма, которую содержит рисунок 5.2.

Название (поле TITLE IDEF0-бланка) диаграммы декомпозиции

совпадает с названием декомпозируемого блока родительской диаграммы. Для

диаграмм, которые представляют рисунок 5.2 и рисунок 5.3, таким названием

является «Выполнение лабораторной работы».

Название контекстной диаграммы определяется общей функцией

моделируемой системы, то есть совпадает с названием блока контекстной

диаграммы (см. рисунок 5.3).

Таким образом, две диаграммы IDEF0-модели имеют одно и то же

название. Это контекстная диаграмма и ее диаграмма-потомок. Названия всех

остальных диаграмм модели уникальны.

Каждая диаграмма модели идентифицируется "номером узла" (NODE),

расположенным на IDEF0-бланке в левом нижнем углу.

Номер узла для контекстной диаграммы имеет следующий вид: заглавная

буква A (Activity в функциональных диаграммах), дефис и ноль (А-0, см.

рисунок 5.3).

125

USED AT: AUTHOR: Бахтизин,Глухова DATE:

REV:PROJECT: Лабораторная работа

04.06.02

14.06.02

NOTES: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

WORKING

DRAFT

RECOMMENDED

PUBLICATION

READER DATE CONTEXT:

TOP

NODE: TITLE: NUMBER:Выполнение лабораторной работы

A-0

БГ001

Выполнение лабораторной

работы

Методическое пособие по

выполнению работы

Порядок

выполнения работы

Зачет

Студент

Преподаватель

Предварительные

знания

Рисунок 5.3 – Контекстная диаграмма процесса выполнения лабораторной работы

126

Номер узла диаграммы, декомпозирующей контекстную диаграмму, – тот

же номер узла, но без дефиса (A0, см. рисунок 5.2).

Все другие номера узлов образуются посредством добавления к номеру

узла родительской диаграммы номера декомпозируемого блока.

Например, номер узла родительской диаграммы – A0. Тогда номер узла

диаграммы, декомпозирующей первый блок родительской диаграммы, – A01.

Первый ноль при образовании номера узла принято опускать, то есть номер

узла запишется в виде A1. При декомпозиции третьего блока родительской

диаграммы A1 номер узла диаграммы-потомка будет соответствовать значению

A13.

Для связи диаграмм при движении вверх по иерархии модели могут

применяться C-номера или номера узлов. После декомпозиции родительского

блока на диаграмме-потомке формируется ссылка на родительскую диаграмму.

Для этого используется поле "контекст" (СONTEXT), расположенное в правом

верхнем углу IDEF0-бланка. В данном поле маленькими квадратиками

изображается каждый блок родительской диаграммы (с сохранением их

относительного положения), заштриховывается квадратик декомпозированного

блока и размещается C-номер или номер узла родительской диаграммы.

Например, на диаграмме-потомке, декомпозирующей третий блок А3

родительской диаграммы А0, заполнение поля "контекст" будет

соответствовать тому, как иллюстрирует рисунок 5.4.

Связь между диаграммами посредством C-номеров или номеров узлов

позволяет осуществлять тщательный контроль за введением новых диаграмм в

иерархию модели.

CONTEXT :

Рисунок 5.4 – Заполнение поля "КОНТЕКСТ" диаграммы-потомка Ссылка

IDEF0-диаграммы имеют внешние дуги – это дуги, выходящие наружу и

ведущие к краю страницы. Эти дуги являются интерфейсом между диаграммой

и остальной частью модели. Диаграмма должна быть состыкована со своей

родительской диаграммой, то есть внешние дуги должны быть согласованы по

числу и наименованию с дугами, касающимися декомпозированного блока

родительской диаграммы (граничными дугами).

127

В IDEF0 принята система обозначений, позволяющая авторам модели

точно идентифицировать и проверять связи по дугам между диаграммами. Эта

схема кодирования дуг называется ICOM (Input-Conrol-Output-Mechanism).

Правила стыковки и обозначения внешних дуг диаграммы-потомка с

граничными дугами родительского блока могут быть сформулированы

следующим образом [18]:

– зрительно соединяется каждая внешняя дуга диаграммы-потомка с

соответствующей граничной дугой родительского блока;

– каждой зрительной связи присваивается код (I – для входных дуг, C –

для связей между дугами управления, O – для связей между выходными

дугами, M – для связей между дугами механизма, см. рисунок 5.2);

– после каждой буквы добавляется цифра, соответствующая положению

данной дуги среди других дуг того же типа, касающихся родительского блока.

Входные и выходные дуги пересчитываются сверху вниз, а дуги управлений и

механизмов пересчитываются слева направо (в том порядке, как они

расположены на родительской диаграмме по отношению к родительскому

блоку). Например, внешние дуги М1, М2 (см. рисунок 5.2) пронумерованы в

соответствии с расположением граничных дуг на родительском блоке (см.

рисунок 5.3).

Особые ситуации возникают, когда дуги "входят в тоннель" между

диаграммами.

Дуга "входит в тоннель", если:

1) она является внешней дугой, которая отсутствует на родительской

диаграмме (дуга имеет скрытый источник);

2) она касается блока, но не появляется на диаграмме, которая его

декомпозирует (имеет скрытый приемник).

Тоннельные дуги от скрытого источника начинаются скобками, чтобы

указать, что эти дуги идут из какой-то другой части модели, прямо извне

модели или они не важны для родительской диаграммы и поэтому на ней не

изображаются. Например, дуга механизма «Лаборант» является тоннельной

дугой со скрытым источником (см. рисунок 5.2). Ее нет на родительской

диаграмме (см. рисунок 5.3), поскольку для родительской диаграммы данная

дуга является маловажной.

Тоннельные дуги со скрытым приемником заканчиваются скобками,

чтобы отразить тот факт, что такая дуга идет к какой-то другой части модели,

выходит из нее или не будет более в этой модели рассматриваться. Тоннельные

дуги со скрытым приемником часто используются в том случае, если данные

дуги должны связываться с каждым блоком диаграммы-потомка. Изображение

таких дуг может существенно загромоздить данную диаграмму. Например, дуги

«Предварительные знания» и «Порядок выполнения работы» (см. рисунок 5.3)

должны связываться с каждым блоком диаграммы декомпозиции. Их

изображение на диаграмме-потомке является малоинформативным. Поэтому

128

данные дуги реализованы как тоннельные дуги со скрытым приемником и на

диаграмме декомпозиции (см. рисунок 5.2) не показаны.

Таким образом, "вхождение дуг в тоннель" используется чаще всего для

упрощения описания системы – тогда, когда диаграммы в модели становятся

слишком трудными для чтения и понимания.

Поводя итоги, можно выделить следующие основные положения из

изложенных в данном пункте.

IDEF0-диаграммы являются декомпозициями ограниченных субъектов.

Субъект ограничивается блоком и касающимися его дугами. Диаграмма,

содержащая границу, называется родительской диаграммой. Диаграмма,

декомпозирующая блок родительской диаграммы, называется диаграммой-

потомком. Для связывания родительской диаграммы и диаграммы-потомка

используются C-номера, номера узлов и коды ICOM. Номер узла

идентифицирует уровень данной диаграммы в иерархии модели. Для

упрощения описания системы используется специальный технический прием

"вхождение дуг в тоннель".

5.2.5. Декомпозиция и её стратегии

при IDEF0-моделировании

Декомпозиция – это процесс создания диаграммы, детализирующей

определенный блок и связанные с ним дуги. IDEF0-декомпозиция включает в

себя анализ (начальное разделение элемента на более мелкие части) и синтез

(последующее их соединение для более детального описания элемента).

Следуя правилам IDEF0, автор производит вначале анализ и синтез

системных объектов (напомним, что под объектом в общем случае понимаются

некоторые данные, изображаемые на модели дугами). Так, список данных

начинается со всех граничных дуг и их ICOM- кодов, а заканчивается их

составляющими. После этого некоторые составляющие могут быть объединены

для выделения объектов, которые будут выступать в качестве управляющих.

Затем автор выполняет подобный анализ и синтез функций системы,

делая это в соответствии со списком данных. В процессе объединения и

введения новых управляющих дуг создается список функций для дальнейшей

детализации. Эти функциональные части объединяются в наборы из трех-шести

блоков.

После определения функциональных частей список данных и список

функций используются для чернового варианта диаграммы. Снова

выполняются анализ и синтез, в результате чего формируются наборы

объектов, которые представляются дугами, соединяющими блоки.

Такая последовательность выполнения декомпозиции имеет большое

значение, поскольку в методологии IDEF0 анализ объектов системы оказывает

важнейшее влияние на анализ функций.

129

В процессе создания диаграмм опытный разработчик постоянно следит за

стратегией декомпозиции и ее влиянием на качество модели. При создании

IDEF0-модели наиболее часто используются следующие стратегии

декомпозиции:

1) функциональная стратегия. Базируется на функциональных

взаимоотношениях действий системы. Рекомендуется следовать этой стратегии

всегда, когда это возможно;

2) декомпозиция в соответствии с функциями, выполняемыми людьми

или организациями. Рекомендуется использовать эту стратегию только в начале

работы (так как позже взаимосвязи между исполнителями могут быть очень

сложны) над моделью системы, относящейся к разряду P3 (people – люди, paper

– бумага, procedures – процедуры). Это помогает собрать исходную

информацию о системе. Затем можно создавать более обоснованную

функциональную декомпозицию в соответствии с первой стратегией;

3) декомпозиция в соответствии с уже известными стабильными

подсистемами. Это приводит к созданию набора моделей - по одной модели на

каждую подсистему или важную компоненту. Затем для описания всей системы

строится составная модель, объединяющая все отдельные модели. Стратегия

эффективна для систем команд и управления, когда разделение на основные

части системы не меняется. Например, создается модель отдельно для торпеды,

отдельно для защиты от торпед и отдельно для движения подводной лодки.

Затем эти модели объединяются вместе для описания способов защиты

подводной лодки;

4) декомпозиция, основанная на отслеживании "жизненного цикла" для

ключевых входов системы. Эффективна для моделирования систем,

непрерывно преобразующих свои входы в конечный продукт (например,

система очистки нефти). Декомпозиция осуществляется в соответствии с

этапами преобразования входа (этапами жизненного цикла);

5) декомпозиция по физическому процессу, основанная на выделении

функциональных стадий, этапов завершения, шагов выполнения и т.п.

Результатом стратегии часто является последовательное описание системы, не

учитывающее ограничения, накладываемые функциями друг на друга. Поэтому

эту стратегию рекомендуется использовать, только если целью модели является

описание физического процесса или в крайнем случае, когда разработчик

IDEF0-модели не понимает, как действовать.

Таким образом, можно выделить следующие основные положения из

изложенных в данном пункте.

Для построения модели используется процесс декомпозиции.

Декомпозиция включает этапы анализа и синтеза. Существуют различные

стратегии декомпозиции. Их выбор и получение диаграмм высокого качества

часто требуют нескольких итераций и многих изменений. Декомпозиция

прекращается, когда модель достаточно точна, чтобы отвечать на вопросы,

составляющие ее цель.

130

5.2.6. Процесс моделирования в IDEF0

Процесс моделирования в IDEF0 включает сбор информации об

исследуемой области, документирование полученной информации с

представлением ее в виде модели и уточнение модели посредством

итеративного рецензирования [18].

Рисунок 5.5 изображает процесс моделирования в IDEF0, описанный с

помощью IDEF0-диаграммы. Процесс моделирования в IDEF0 является

итерационным, что приводит к точному описанию системы. В основе высокой

эффективности процесса IDEF0-моделирования лежит разделение функций,

выполняемых участниками IDEF0-проектов (см. входы механизмов, рисунок

5.5). Это один из примеров поддержки коллективной работы в IDEF0: эксперты

являются источниками информации, авторы создают диаграммы и модели,

библиотекарь координирует обмен письменной информацией, читатели

рецензируют модели, комитет технического контроля принимает и утверждает

модель.

Целью первого этапа IDEF0-моделирования (блок А1 "Опрос") является

получение знаний о моделируемой системе (о предметной области). Для этого

могут быть использованы различные источники информации: чтение

документов, опрос экспертов, наблюдение за работой системы и т. п. Во время

опроса графический язык IDEF0 используется как средство для заметок,

которые служат основой для построения диаграмм.

Вторым этапом моделирования является создание модели (блок А2). На

данном этапе аналитик документирует полученные им знания о данной

проблемной области, представляя их в виде одной или нескольких IDEF0-

диаграмм. Процесс создания модели осуществляется с помощью специального

метода детализации ограниченного субъекта.

При его использовании автор модели (аналитик) вначале анализирует

объекты (информация, данные, механизмы и т.п.), входящие в систему, а

затем использует полученные знания для анализа функций системы. На основе

этого анализа создается диаграмма, в которой объединяются сходные объекты

и функции. Этот путь проведения анализа системы и документирования его

результатов является уникальной особенностью методологии IDEF0.

Создающиеся IDEF0-модели проходят через серию последовательных

улучшений до тех пор, пока они в точности не будут представлять реальную

предметную область.

Одним из основных компонентов методологии IDEF0 является

итеративное рецензирование. В процессе него автор и эксперт многократно

совещаются относительно достоверности создаваемой модели. Итеративное

рецензирование называется циклом автор/читатель. Данный цикл начинается,

когда автор распространяет информацию о какой-либо части своей работы с

целью получения отзыва о ней. Материалы для распространения оформляются

в виде "папок" – небольших пакетов с результатами работы.